专利名称：一种铅钙合金的制备方法
技术领域：
本发明涉及金属冶炼领域，特别涉及一种铅钙合金的制备方法。
背景技术：
板栅是铅酸电池中最重要的非活性物质，自从铅酸电池发明以来，Pb-Sb合金一直是板栅最主要的选用材料。随着免维护铅酸电池的出现Pb-Sb合金已不能满足电池免维护的性能要求，逐渐被其他合金所替代。目前的研究发现，Pb-Ca-Sn-Al合金具有优异的免维护性能，而Pb-Ca合金正是合成该四元合金的基础。
传统的生产铅钙合金的方法是两步冶炼法，即首先将钙和一部分铅混合熔炼，制成所谓铅钙中间合金，再将该中间合金与其余的铅及其他成分一起进行第二次熔炼，制得成品。这种方法存在如下缺陷(I)工艺流程过长，分铅钙中间合金制备和成品铅钙合金制备两道工序；(2)金属的损失大，元素钙与铝均存在两次烧损；(3)铅钙中间合金成分不稳定，尤其对于铝含量高的合金，铝分布不均，样品的检测结果难以真实反映铅钙中间合金的铝含量从而容易导致成品铅钙合金中铝含量不合格，铅钙合金一次合格率较低，生产成本闻。
目前市面上铅酸蓄电池中合金主要有铅钙合金和铅锡合金两种，其中铅钙合金主要用于工业生产的就是铅钙锡铝合金。而这其中加入的铝金属在电池的使用过程中容易出现钝化现象，这是造成电池早期循环中容量衰减的主要原因。从合金的颗粒结构分析，Al发生了的颗粒富集或析出现象与Al的含量没有明显的关系，颗粒富集是否严重是随机出现的。因此，对于Al在Pb-Ca-Sn-Al合金中的合金化要加强，尽量避免铝颗粒出现。所以关于合金中Al的含量基本上是一定的，Al的含量一般为O. 02%,O. 03%两个成分，在O. 02 O. 03%范围内。
公开日为2010年4月14日，申请号为200910210460.6的中国发明专利公开了一种铅钙合金的熔炼方法，它是将铅熔化，然后在550-650°C下，向铅熔液中直接加入金属钙， 搅拌至钙完全熔化，再继续搅拌20-30分钟，即可进行浇铸铸型。熔铅和与加钙之间进行捞渣操作并在580-640°C下，添加适量的保护剂铝。但是由于铝的比重比铅小很多，且在液态铅中的溶解度较小，因此，铝往往更加倾向于浮到铅液表面，高温下与氧气反应，也会产生大量的浮渣。这些在高温下形成的氧化铝、氧化钙的浮渣比表面积较大，通常会吸附不少的液态铅，造成浮渣和铅液难于分离，捞走浮渣的过程中带走大量的液态金属铅，造成生产上的很大浪费，增加了生产成本。发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种渣率低、直收率高、且耗时短的铅钙合金的制备方法。
本发明的技术方案如下一种铅钙合金的制备方法，包括以下步骤A、通入保护气，将铅置于铅锅，搅拌熔化；B、熔化后，控制温度在500 700°C，向液态铅中直接加入金属钙，保护气保护下搅拌至物料完全熔化；D、将混合均匀的液体浇铸成铅钙合金。
进一步的，步骤B中铅与钙的质量比为100 :(0. I O. 15)。
进一步的，步骤B与步骤D之间还包括步骤C :保护气保护下，加入锡，搅拌至物料完全熔化，铅与锡的质量比为100 :(0. 8 I)。
进一步的，保护气为氮气。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果1)本发明的有益效果是采用氮气作为保护气，而不是采用常规的保护剂铝，因为隔绝了氧气，故而从根本上否定了氧化钙和氧化铝的形成，在搅拌过程中产渣率低，可以做到基本无渣，这样在工业生产中就不必因为捞取这些浮渣而带走大量的液态金属铅了，最大可能的保留了铅，同时也提高了钙的利用率；2)可以根据客户要求合成不同配比的铅钙合金，故而应用面广，可以满足不同的客户需要，创造了更好的经济效益；3)与传统的冶炼合金时鼓入空气相比，鼓入氮气不仅能达到鼓入空气时的搅拌融合效果，而且又隔绝了氧气，避免生成了氧化物，如氧化铅、氧化钙、氧化铝等，一举两得；4)本发明中所用的氮气是来自于富氧产生装置里的氮气，主要产物为富氧气体，用于废旧铅酸蓄电池的第一步冶炼过程，而副产物氮气又可以作为熔炼铅钙合金的保护气，即充分利用了副产物氮气，也降低了生产成本，同时还取得了更好的熔炼效果；5)与传统的冶炼合金相比本发明方法耗时短。
图I是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例I :先将IOOOkg铅锭熔化至590°C，期间一直通入氮气作为保护气，省去了加入铝作为保护剂的部分。因为隔绝了氧气，故而从根本上否定了氧化钙和氧化铝的形成。 待铅锭基本熔化为液态后再升温至630°C，加入铅重量O. 10% (Ikg)的钙块，分三批加入，通过大型搅拌机(型号为DHTF-1000的IOOOkg立式搅拌机，转速为300r/min)不断搅拌使钙块旋转着进入铅水中，然后加入铅重量1% (IOkg)的锡块，搅拌半个小时，此过程中也一直通入氮气作为保护气。待钙块和锡块溶解完全并且混合均匀后，控制温度在650°C，浇铸成铅钙合金板。检测结果表明，本实施例中，钙的利用率为91%，锡的利用率为98%。对比于一般的熔炼合金工艺钙的利用率为90%，锡的利用率为98%。本发明中钙的利用率有所提高。
实施例2 :先将IOOOkg铅锭熔化至590°C，期间一直通入氮气作为保护气，省去了加入铝作为保护剂的部分。因为隔绝了氧气，故而从根本上否定了氧化钙和氧化铝的形成。 待铅锭基本熔化完全后再升温至630°C，加入铅重量O. 10% (Ikg)的钙块，分三批加入，通过大型搅拌机(型号为DHTF-1000的IOOOkg立式搅拌机，转速为300r/min)不断搅拌使钙块旋转着进入已经熔化完全的铅液中，然后加入铅重量O. 8% (8kg)锡块，搅拌半个小时，此过程中也一直通入氮气作为保护气。待钙块和锡块溶解完全并且混合均匀后，控制温度在 650°C，浇铸成铅钙合金板。检测结果表明，钙的利用率为92. 5%，锡的利用率为99%。本实施例中钙与锡的利用率有所提高，尤其是钙。
实施例3 :将IOOOkg铅锭装入封闭的通有流通的氮气的大铁锅中，加热升温至 650°C，待铅锭完全熔化为铅水后，在大型搅拌机的搅拌下加入金属钙块I. 50kg，搅拌15分钟，出炉铸板，取样检测，结果为(wt%) Ca 0. 139%，Ca利用率93%。对比于一般的熔炼合金工艺钙的利用率为90%。本实施例中钙的利用率有了较大幅度的提高。
实施例4 :将IOOOkg铅锭装入封闭的通有流通的氮气的大铁锅中，加热升温至 680°C，待铅锭完全熔化后，在大型搅拌机的搅拌下加入金属钙块I. 50kg，搅拌15分钟，出炉铸板，取样检测，结果为(wt%) Ca 0. 141%，Ca利用率94%。本实施例中钙的利用率有了大幅度的提高。
权利要求
1.一种铅钙合金的制备方法，包括以下步骤A、通入保护气，将铅置于铅锅，搅拌熔化；B、熔化后，控制温度在500 700°C，向液态铅中直接加入金属钙，保护气保护下搅拌至物料完全熔化；D、将混合均匀的液体浇铸成铅钙合金。
2.根据权利要求I所述的制备方法，其特征在于步骤B中铅与钙的质量比为100 (O. I O. 15)。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤B与步骤D之间还包括步骤C:保护气保护下，加入锡，搅拌至物料完全熔化，铅与锡的质量比为100 :(0. 8 I)。
4.根据权利要求I至3任一项所述的制备方法，其特征在于保护气为氮气。
全文摘要
本发明公开了一种铅钙合金的制备方法，包括以下步骤A、通入保护气，将铅置于铅锅，搅拌熔化；B、熔化后，控制温度在500～700℃，向液态铅中直接加入金属钙，保护气保护下搅拌至物料完全熔化；D、将混合均匀的液体浇铸成铅钙合金。本发明的制备方法渣率低，基本无渣，且直收率高、耗时短。
文档编号C22C11/02GK102978436SQ20121050830
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年12月3日
发明者陈红雨, 高倩, 舒月红 申请人:华南师范大学